Als Marie Antoinette während der Französischen Revolution gefangen genommen wurde, wurden ihre Haare Berichten zufolge über Nacht weiß. In der jüngeren Geschichte erlitt John McCain als Kriegsgefangener im Vietnamkrieg schwere Verletzungen – und verlor die Farbe seiner Haare.
Seit langer Zeit verbinden Anekdoten belastende Erlebnisse mit dem Phänomen des Ergrauens der Haare. Jetzt haben Wissenschaftler der Harvard University zum ersten Mal genau herausgefunden, wie der Prozess abläuft: Stress aktiviert Nerven, die Teil der Kampf-oder-Flucht-Reaktion sind, was wiederum pigmentregenerierende Stammzellen in Haarfollikeln dauerhaft schädigt.
Die in Nature veröffentlichte Studie erweitert das Wissen der Wissenschaftler darüber, wie Stress den Körper beeinflussen kann.
"Jeder hat eine Anekdote darüber zu erzählen, wie sich Stress auf seinen Körper auswirkt, besonders auf Haut und Haare - die einzigen Gewebe, die wir von außen sehen können", sagte der leitende Autor Ya-Chieh Hsu vom Alvin and Esta Star Außerordentlicher Professor für Stammzellen- und Regenerative Biologie in Harvard. „Wir wollten verstehen, ob dieser Zusammenhang stimmt und wenn ja, wie Stress zu Veränderungen in verschiedenen Geweben führt. Die Haarpigmentierung ist zunächst einmal ein so zugängliches und handhabbares System – und außerdem waren wir wirklich neugierig zu sehen, ob Stress tatsächlich dazu führt zum Ergrauen der Haare."
Den Täter eingrenzen
Da Stress den ganzen Körper beeinflusst, mussten die Forscher zunächst eingrenzen, welches Körpersystem für die Verbindung von Stress und Haarfarbe verantwortlich ist. Das Team stellte zunächst die Hypothese auf, dass Stress einen Immunangriff auf pigmentproduzierende Zellen verursacht. Als Mäuse ohne Immunzellen jedoch immer noch graue Haare zeigten, wandten sich die Forscher dem Hormon Cortisol zu. Aber wieder einmal war es eine Sackgasse.
"Stress erhöht immer den Spiegel des Hormons Cortisol im Körper, also dachten wir, dass Cortisol eine Rolle spielen könnte", sagte Hsu. „Aber überraschenderweise, als wir den Mäusen die Nebenniere entfernten, damit sie keine Cortisol-ähnlichen Hormone produzieren konnten, wurden ihre Haare unter Stress immer noch grau.“
Nach systematischer Eliminierung verschiedener Möglichkeiten konzentrierten sich die Forscher auf das sympathische Nervensystem, das für die Kampf-oder-Flucht-Reaktion des Körpers verantwortlich ist.
Sympathische Nerven verzweigen sich in jeden Haarfollikel auf der Haut. Die Forscher fanden heraus, dass Stress dazu führt, dass diese Nerven das chemische Norepinephrin freisetzen, das von nahegelegenen pigmentregenerierenden Stammzellen aufgenommen wird.
Permanenter Schaden
Im Haarfollikel fungieren bestimmte Stammzellen als Reservoir pigmentproduzierender Zellen. Wenn sich das Haar regeneriert, wandeln sich einige der Stammzellen in pigmentproduzierende Zellen um, die das Haar färben.
Forscher fanden heraus, dass das Norepinephrin aus sympathischen Nerven eine übermäßige Aktivierung der Stammzellen verursacht. Die Stammzellen wandeln sich alle in pigmentproduzierende Zellen um, wodurch das Reservoir vorzeitig erschöpft wird.
"Als wir anfingen, dies zu studieren, dachte ich, dass Stress schlecht für den Körper ist – aber die nachteiligen Auswirkungen von Stress, die wir entdeckten, waren jenseits meiner Vorstellung", sagte Hsu. "Nach nur wenigen Tagen waren alle pigmentregenerierenden Stammzellen verloren. Wenn sie weg sind, kann man kein Pigment mehr regenerieren. Der Schaden ist dauerhaft."
Der Befund unterstreicht die negativen Nebenwirkungen einer ansonsten schützenden evolutionären Reaktion, sagten die Forscher.
"Akuter Stress, insbesondere die Kampf-oder-Flucht-Reaktion, wurde traditionell als vorteilhaft für das Überleben eines Tieres angesehen. Aber in diesem Fall führt akuter Stress zu einer dauerhaften Erschöpfung der Stammzellen", sagte Postdoktorand Bing Zhang, der Hauptautor der Studie.
Beantwortung einer grundlegenden Frage
Um Stress mit ergrauendem Haar in Verbindung zu bringen, begannen die Forscher mit einer Ganzkörperreaktion und zoomten schrittweise auf einzelne Organsysteme, Zell-zu-Zell-Interaktionen und schließlich bis hinunter zur Molekulardynamik. Der Prozess erforderte eine Vielzahl von Forschungswerkzeugen, einschließlich Methoden zur Manipulation von Organen, Nerven und Zellrezeptoren.
"Um von der höchsten Ebene bis ins kleinste Detail zu gehen, haben wir mit vielen Wissenschaftlern aus einem breiten Spektrum von Disziplinen zusammengearbeitet und verschiedene Ansätze kombiniert, um eine sehr grundlegende biologische Frage zu lösen", sagte Zhang.
Zu den Mitarbeitern gehörte Isaac Chiu, Assistenzprofessor für Immunologie an der Harvard Medical School, der das Zusammenspiel zwischen Nerven- und Immunsystem untersucht.
"Wir wissen, dass periphere Neuronen Organfunktionen, Blutgefäße und Immunität stark regulieren, aber weniger ist darüber bekannt, wie sie Stammzellen regulieren", sagte Chiu.
"Mit dieser Studie wissen wir jetzt, dass Neuronen Stammzellen und ihre Funktion kontrollieren können und können erklären, wie sie auf zellulärer und molekularer Ebene interagieren, um Stress mit Ergrauen der Haare in Verbindung zu bringen."
Die Ergebnisse können dabei helfen, die umfassenderen Auswirkungen von Stress auf verschiedene Organe und Gewebe zu beleuchten. Dieses Verständnis wird den Weg für neue Studien ebnen, die darauf abzielen, die schädlichen Auswirkungen von Stress zu modifizieren oder zu blockieren.
"Indem wir genau verstanden haben, wie Stress Stammzellen beeinflusst, die Pigmente regenerieren, haben wir den Grundstein gelegt, um zu verstehen, wie Stress andere Gewebe und Organe im Körper beeinflusst", sagte Hsu. „Zu verstehen, wie sich unser Gewebe unter Stress verändert, ist der erste entscheidende Schritt hin zu einer möglichen Behandlung, die die schädlichen Auswirkungen von Stress stoppen oder rückgängig machen kann. Auf diesem Gebiet müssen wir noch viel lernen.“
